适用于高海拔山区公路超疏水抗凝冰材料的制备及性能研究

为了解决我国西部高海拔山区公路在冬季的暗冰危害问题,克服既有融雪化冰技术的不足,制备了一种超疏水抗凝冰材料,实现雨水在路表呈球形而迅速排走,从而减小凝冰厚度及其与路面的附着力。通过对比试验,进行了抗凝冰材料的配方设计,并结合公路行驶性能的要求,完成了配方优化;最后系统地测试了超疏水抗凝冰材料的抗凝冰作用机制、使用寿命及抗滑性能。结果表明,超疏水通过自身的超疏水作用和密水功能实现抗凝冰的目的,与沥青路面有良好的黏结性能、抗老化性能及耐磨性,保障了其使用寿命;抗凝冰材料会导致非凝冰状态下路面的抗滑性略有下降,但能明显提高凝冰状态下路面的抗滑性,保障了高海拔山区的道路交通安全性。     

抗凝冰沥青混合料路用性能分析及应用效果评估

文章介绍了抗凝冰改性剂的基本原理,并通过试验研究,分析了抗凝冰沥青混合料的抗凝冰功能及不同掺量抗凝冰改性剂对沥青混合料路用性能的影响,得出了抗凝冰改性剂的适宜掺量,并通过试验路段进行了验证,为抗凝冰沥青混合料的推广应用打下了坚实基础。     

Storage Stability of Anti-icing Coating

为提高抗凝冰涂料的贮存稳定性,通过Gibbs吸附定理及Stokes沉降数学模型分析了抗凝冰涂料的贮存稳定性机理,提出了影响抗凝冰涂料贮存稳定性的因素有沥青颗粒周围的乳化剂吸附量、分散液的粘度η以及沥青颗粒与分散液之间的密度差△p,通过进一步分析认为影响抗凝冰涂料贮存稳定性的上述因素与抗凝冰剂/沥青的比值γ及抗凝冰涂料的固含量β密切相关,基于此分别研究了抗凝冰剂/沥青的比值γ及抗凝冰涂料的固含量β对抗凝冰涂料贮存稳定性的影响规律.研究结果表明:当采用γ =0.26、β=59％时,所制备的抗凝冰涂料不仅具有良好的贮存稳定性,而且具有显著的抗凝冰效果.     

抗凝冰沥青混凝土的优化设计研究

针对道路凝冰所带来的严重危害,通过对抗凝冰填料掺量及沥青混合料的矿料级配进行了性能分析和优化研究,结果表明:当采用合适的级配,在适宜的抗凝冰填料掺量下,抗凝冰沥青混合料具有良好的路用性能和抗凝冰性能,并在铺筑的抗凝冰沥青路面实体工程上验证了这一结论。     

抗凝冰填料沥青混合料性能研究

为了减轻冰雪给道路交通带来的损失和危害,采用抗凝冰填料设计具有融冰雪功能的沥青路面,结合抗凝冰填料使用要求,运用体积等效置换法进行级配设计,采用马歇尔试验确定抗凝冰填料沥青混合料的油石比,运用相关试验检验抗凝冰填料沥青混合料的路用性能,并采用STP离子仪检测抗凝冰成分释放量评价抗凝冰填料沥青混合料的抗凝冰效果。     

基于时间和用量控制的高速公路凝冰路段精细化除冰研究

为实现高速公路凝冻路段的精细化除冰，立足贵州省高速公路凝冰处置过程的预防性抗凝冰处置和应急性凝冰处置两个阶段，从时间和除冰物资(以工业盐为例)的用量两个维度出发，采用室内试验和室外验证相结合的方法开展了研究。针对预防性抗凝冰处置，研究了先撒后雨和先雨后撒两种不同的工业盐撒布方式下道路的抗凝冰程度。结果表明，采取先雨后撒的凝冰撒布方式对凝冻的延缓时间优于先撒后雨的撒布方式，因此针对干燥路面的预防性抗凝冰处置，建议在撒布工业盐之前，提前采用洒水车将路面浸湿，并对洒水车从行车速度、撒布宽度、流量等方面进行规定；同时无论采取哪种撒布方式，气象条件持续下降时，其抗凝冰效果有限；还研究了不同盐用量下对应的延缓结冰时间，获得了预防性抗凝冰处置指导建议表。针对应急性凝冰处置，以消融面积为消融能力的衡量指标，研究了一定的凝冰厚度下不同的盐用量对道路凝冰的消融能力。结果表明，同等厚度下，盐用量与其对道路凝冰的消融能力成正比，但当其增加到一定程度时，融冰效果趋于饱和，基于此，以我国道路凝冰预警等级为依据，以融冰时间最小化和融冰面积最大化为导向，从撒布车速度、撒布流量、撒布宽度等方面对应急性凝冰处置进行了规范...     

抗凝冰沥青混凝土的路用性能及抗冰效果研究

在普通沥青混凝土中掺入一定比例的抗凝冰剂制备成抗凝冰沥青混凝土,在室内试验确定抗凝冰沥青混凝土配合比,并分析研究其路用性能和除冰性能.结果表明:抗凝冰沥青混凝土中抗凝冰剂具有良好的释放性,其路用性能满足规范要求,并且具有良好的抗凝冰效果.通过抗凝冰沥青混凝土在试验路段上的表现也证明了这一结论.     

“农村公路+安全”模式下抗凝冰沥青路面应用效果研究

针对农村公路陡坡路段和桥面铺装上面层,采用抗凝冰SMA-13沥青路面结构提高其安全与行驶质量。进行室内抗凝冰SMA-13沥青混合料配合比设计,并通过路用性能试验、抗凝冰性能试验、冰层界面拉拔试验、破冰能力试验、抗滑性能试验及抗凝冰持续时间试验等对其抗凝冰效果进行评价。结果表明,与常规SMA-13沥青混合料相比,抗凝冰SMA-13沥青混合料的路用性能略有衰减但满足规范要求,且能有效降低路表冰点和冰雪与路面材料之间的黏结力,改善车辆行驶过程中车轮的破冰效果进而提高低温条件下路表摩擦系数,有利于提高农村公路特殊路段的行驶安全性。     

缓释型抗凝冰桥面铺装AFC-13混合料设计与性能评价

为解决道路冬季易结冰的问题,通过向AFC-13混合料中加入5%的履信抗凝冰材料,设计开发一种缓释型的抗凝冰混合料。文中通过相关路用性能试验评价抗凝冰AFC-13混合料的路用性能,试验结果表明,抗凝冰AFC-13混合料的马歇尔试件残留稳定度比和冻融劈裂强度比可达到80%以上,动稳定度指标可达到6 200次/mm以上,弯曲破坏应变可达到2 700×10^-6以上,抗凝冰AFC-13混合料具有较为良好的路用性能,满足设计要求。对铺设缓释型抗凝冰混合料AFC-13的试验段进行试验,其渗水系数为18 mL/min,压实度为99.5%,构造深度为0.97 mm,均满足相关规范要求。观测缓释型抗凝冰混合料AFC-13试验段在低温雨雪天气下路面发生结冰的情况,发现在小雪、气温为-1～-3℃的天气下,AFC-13铺装在30 min之内不会产生积雪,路面发生冻结的现象也较普通铺装段落推迟1 h,即可有效地缓解道路积雪结冰的出现。     

抗凝冰填料沥青混合料路用性能研究

针对我国北方(尤其是新疆地区)冬季路面凝冰问题,采用Mafilon材料置换沥青混合料中矿粉形成的混合料是一种长效型主动融雪沥青混合料,为评价Mafilon抗凝冰沥青混合料的路用性能,抗凝冰材料以粉体形式置换混合料中的矿粉进行配合比设计,通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验、除冰试验和工程试验,分析了相关试验参数等对...     

蓄盐类抗凝冰材料对沥青混合料路用性能影响研究

为评价蓄盐类抗凝冰沥青混合料的路用性能,优选蓄盐材料,利用等体积置换矿粉的方法设计沥青混合料配合比,通过车辙试验、冻融劈裂试验、饱和浸水马歇尔试验、低温弯曲试验和抗剥落试验分析了蓄盐抗凝冰材料类型、掺量及相关试验参数等对沥青混合料性能的影响。结果表明,蓄盐抗凝冰材料劣化了沥青混合料的各项性能,且随着其掺量的增加影响程度愈显著,尤其是对于水稳定性能和低温抗裂性能;利用改进的肯塔堡飞散试验能评价蓄盐材料对沥青混合料抗剥落效果的影响,饱和水作用时间、环境温度等因素均会加速沥青混合料的质量损失;盐化物有效成分是否被均匀裹覆对路用性能起主导作用,蓄盐IceBane沥青混合料的性能均优于Mafilon;蓄盐抗凝冰沥青混合料的各项性能指标均满足规范要求。     

有机相变材料改性沥青的制备与性能

以有机复合相变材料为改性剂,通过直掺法制备了一种具有抗凝冰效应的沥青新材料。研究了石蜡油、正十二烷、正十四烷、月桂酸甲酯的复配形成的三元、四元组合相变材料对沥青抗凝冰性能和三大指标的影响。利用DSC对复合相变材料的相变点和相变潜热进行测定。结果表明:抗凝冰沥青材料中三元相变材料石蜡油、月桂酸甲酯、正十二烷的质量比为1∶2∶1,四元相变材料石蜡油、月桂酸甲酯、正十二烷、正十四烷的质量比为1∶1∶2∶1,掺量为4%时相变材料改性沥青的抗凝冰性能好。从改善相变沥青材料力学性能的角度出发,采用胶粉作为改性剂改善相变沥青的性能,通过三大指标的测定,发现当胶粉掺量为3%时,胶粉改性三元、四元相变沥青的三大指标能同时满足规范要求。     

缓释剂对抗凝冰改性剂缓释性能的影响

抗凝冰剂是一种主要成分为氯化物、通过一定材料和技术手段进行包膜,形成特定粒径用来代替沥青混合料中部分集料或矿粉起到主动融冰雪的外加剂。掺加到沥青混合料中的抗凝冰改性剂需要具备冬季融雪化冰、夏季不流失的功能,目前国内同类产品缓释性能差,普遍缺乏长效性。为增加抗凝冰剂的长效性能,文章采用缓释剂对已完成适配组合的盐化物进行裹覆,通过氯离子含量快速测定仪,对其氯离子析出快慢及析出浓度进行研究分析,最终确定一种适合的缓释剂及其最佳稀释比例。     

低表面能缓释型除冰涂层抗凝冻效果评价

采用A、B、C等3种组分配置了低表面能缓释型除冰涂层材料,分别采用冷冻试验、敲击和落球冲击试验对该除冰涂层的抗凝冰效果进行了评价,采用负荷轮碾压试验评价了除冰涂层耐久性;分别将涂有低表面能缓释型除冰涂层、工业除冰盐和未做处理的马歇尔、小梁及湿轮磨耗试件置于室外凝冻天气条件下,对比3种试件表面凝冰情况,对该涂层材料的除冰雪效果进行了分析;铺筑了除冰涂层试验路,并对试验路进行了渗水性能和抗滑性能检测,对低表面能缓释型除冰涂层对路面表面性能的影响进行了分析。结果表明:所配置的凝冰涂层材料具有较好的抗凝冰和除雪效果,基本不影响原路面的表面性能。     

沥青路面凝冰形成机理与环境条件研究

本文开展了凝冰的物理特征研究,阐述了我国南、北方路面凝冰形成机理。采用自主研发的凝冰环境模拟实验室,模拟了凝冰形成气象因子,温度、湿度、风向、风速等环境条件,将Bayes判别理论引入气象因素与凝冰预测分析,结果表明:采用单一环境温度、湿度、风速等气象要素进行凝冰预测,可靠性差,尤其误报率过高,如采用风速进行预测误报率高达247%;采用多气象因素进行凝冰预测准确率达80.7%,误报率、漏报率仅为18%和3%。说明采用多气象要素预测凝冰的形成较为准确。研究各气象要素对形成沥青路面凝冰的影响,据此提出形成沥青路面凝冰的环境条件标准。当气温介于-10~0℃、相对湿度大于75%、风速为0~10m/s、风向比较固定时易形成凝冰。     

低冰点抗凝冰技术应用研究

为了系统评价低冰点抗凝冰技术,对颗粒型和填料型低冰点材料性能、混合料路用性能及抗凝冰性能进行了研究。研究结果表明:颗粒型材料有效成分含量更多,但更容易溶于水,易在混合料中留下大量孔隙,导致缓释性及抗水损害性能不如填料型材料;两种材料对油石比略有影响;填料型材料融冰率高于颗粒型材料。在四川省某国道上铺筑试验路的应用表明,填料型材料有助于积雪快速融化,提高了行车安全性,为雅西高速公路应用提供了借鉴。     

基于特征相关度分析的路面凝冰短时预测方法

针对高速公路易结冰路段的路面凝冰预测问题，提出了一种基于特征相关度分析的路面凝冰短时预测方法。该方法利用路侧设备的测量数据，包括结冰厚度、相对湿度、风向与风速等，通过ADF(Augment Dickey-Fuller)检验方法分析数据集的平稳性，进而设计出基于长短期记忆网络(Long Short-term Memory, LSTM)的路面凝冰短时预测算法。根据Spearman相关度系数法分析计算上述多种凝冰监测数据的相关度与置信度，并形成基于Spearman特征相关度的数据筛选模型，优化LSTM神经网络中的输入数据集。在此基础上，搭建面向凝冰预测误差的LSTM神经网络模型，并利用筛选后的凝冰数据集训练优化预测算法中的模型参数，提高目标路段路面凝冰预测的效率与精度。最后，通过数值仿真分析比较不同特征相关度下路面凝冰短时预测算法的均方根误差，确定最优预测模型，并于西延高速KM200+918路段进行实地测试。研究结果表明：路侧设备的测量数据中相关度较低的数据对路面凝冰预测算法存在反向作用，并非将所有数据进行组合即可得到最优结果，需对测量数据进行有效筛选，进而优化LSTM神经网络，提高凝冰预测...     

掺盐化物沥青混合料路面抗凝冰性能试验研究

基于室内试验研究，分析了V-260盐化物抗凝冰沥青混合料的路用性能。结果表明:盐化物沥青混合料对金属无腐蚀性（盐化物主要成分为氯化钙），可用于桥梁结构表面铺装；试验段路面，在降雪天积雪能够很快融化且不产生冰冻，具有良好的抑冰雪效果。     

浅谈凝冰状态下粗糙路面抗滑效果

路面抗滑性能对行车安全非常重要,除了在一般情况下具有良好的抗滑性能之外,冬季多雨结冰的路面也要具备良好的抗滑性能。利用粗糙路面不同的构造深度进行了破冰效果的对比试验,发现宏观构造较好的路面能弥补薄冰对路表构造深度的损失,且在行车碾压时,水平力的作用使结冰层很快被磨耗掉,增加了制动效果而达到了凝冰路面抗滑的目的。     

沥青路面融冰化雪技术研究综述

冬季路面积雪结冰致使路面抗滑性能急剧下降,严重影响车辆操作稳定性与安全性,致使路面交通事故高发。本文从被动与主动抑制路面凝冰技术2方面对路面融冰化雪技术的研究发展进行了系统、深入的阐述,并分析了每类融冰化雪技术的优缺点,为路面新型融冰化雪技术的进一步研究提供借鉴和参考。